碳世纪:始终坚持用石墨烯技术改变生活

2020-02-18 11:14王永生
中关村 2020年2期
关键词:世纪石墨材料

王永生

这是一家中关村高新技术企业,曾获得国家高新企业证书;这是一家始终以技术为核心,十年来从未停下脚步研发石墨烯的企业;这是一家从事石墨烯宏量制备技术和下游应用技术研发与产业化的企业;这是一家在全球石墨烯领域有多项重大突破的企业。

这家企业叫碳世纪,全名北京碳世纪科技有限公司,其创始人闫立群带领技术团队从2004年开始石墨烯宏量制备技术和下游应用技术研发。

走无人走的路,做无人做的事

如果把时光倒流5年,2015年被称为是中国石墨烯元年。彼时,石墨烯材料在中国“红的发紫”,石墨烯概念被众多企业热捧,它被冠以万能材料、材料之王等桂冠,它是由碳原子组成的二维晶体,仅有一层原子厚度,却是目前发现强度最大,导电性最强的材料。该材料被认为可以代替晶体硅,应用于移动设备、航空航天、新能源及电池领域等。

对于石墨烯的研究,闫立群比中国石墨烯元年整整提前了10年,至今已有15年的光景。

2004年,英国曼彻斯特大学一则消息:安德烈·海姆教授从天然石墨中剥离出一种新材料——石墨烯。这引发了彼时31岁的碳世纪创始人闫立群的好奇,他决定转向石墨烯研究。

到碳世纪采访时会发现,碳世纪团队人人执行力强,说干就干。15年前,创始人闫立群已经开始组建石墨烯技术研发团队。到2013年,北京怀柔雁栖开发区500平米的实验室和10余名技术人员的日夜研发奋战是碳世纪最早的雏形。

碳世纪董事长闫立群讲述了当时团队的最大困难,没有人做过这件事,根本不知道借鉴谁。

当时石墨烯的价格约2000元人民币/克,在材料制备上,各类科研文献还停留在机械制备法,即用透明胶带在石墨上一点点剥离而成。碳世纪团队采用的氧化还原法宏量制备根本找不到任何借鉴。闫立群说:“当时甭管是氧化实验装置的尺寸、规模,还是一根输送液体的试管材料、直径以及焊接的高度,都无法在任何教材或报告上找到。”

谚语说“只要功夫深,铁杵磨成针。”碳世纪就这样一遍一遍的试验,一次一次的记录每次数值,为了确定制备石墨烯的液体管的高度就试了200多次。

2004年到2009年,外界对石墨烯材料几乎一无所知,而创始团队已日复一日往返于实验室和宿舍,研究石墨烯工业制备技术。

2010年10月5日,英国曼彻斯特大学人工制备石墨烯成果获得了诺贝尔物理学奖,世界对这一神奇材料无不发出惊叹,石墨烯消息在全球四处飞扬。而当时的创始团队,实验室内不分白天黑夜,仍在坚持着研发和实验。

2015年上半年,石墨烯概念股不断暴涨,《自然》和《科学》期刊连续刊登研究石墨烯工业制备技术文献,全国纳米技術标准化技术委员会就石墨烯材料的认证标准多次进行探讨。而此时,碳世纪团队已收获了研发成果,攻破石墨烯的微量生产技术,月产量达300克。该石墨烯材料已由第三方机构认证,是纯度达99%的单层石墨烯微片。这一数据意味着石墨烯技术已突破实验室制备,开始走向工厂,进行大规模工业生产阶段。

技术是碳世纪的生命

如果问碳世纪的每一个人,对于他们来说,什么最重要? 他们的回答一定是技术。用技术是生命来形容这家企业并不为过。因为,碳世纪所做的产品都是没有人做过的,相关报告查不到,科研文献没有佐证,但碳世纪会告诉客户或投资人用产品和事实说话。闫立群自信满满地说:“什么都不用看,就看我们所掌握的石墨烯技术水平是不是优于别人。”作为一名企业的创始人,他几乎把所有的精力都放在技术研发上。

人们都常说努力的人运气都不会太差,经过了多年的反复试验,不断研发,作为一家创业公司的碳世纪硕果累累。石墨烯年产量可达1吨以上,先后通过了ISO9001、ISO14001认证和高新技术企业认定,在16个领域展开了23项应用技术的研发,形成可转化工业生产技术4项,已拥有30余项自主知识产权,从在怀柔的实验室搬至中关村丰台园的研发总部,并分别在江苏常州、无锡等地成立了控股子公司,曾先后获得中关村高新技术企业证书和国家高新技术企业证书。

石墨烯行业内都知道,全球石墨烯领域有多项重大突破均出自碳世纪。第一项重大突破是首次发现石墨烯材料的“光致电推动”现象,该演示装置已被中国科技馆收录并长期展示,这一发现可作为新的太空动力来源。该发现证明了石墨烯材料在真空环境下,仅凭光的照射就可以运动,甚至能够克服重力向上运动。石墨烯材料可将光能直接转化为动能,这标志着石墨烯材料将成为一种新的动力来源,这种动力源将远高于光压现象所产生的动力源。可为星际探索、卫星变轨等提供无尽的动力。第二项重大突破是中国首款石墨烯发动机油节能改进剂“碳威”的面世。该款产品添加到汽车发动机油中,具有超强的抗磨损性,能在汽车发动机摩擦副表面形成一层碳原子层保护膜,并且会产生很多纳米球体,有助于大幅降低摩擦系数。这款产品被业界认为是第一款正式开启石墨烯工业化应用的产品。

第三项重大突破是世界首条单层石墨烯示范生产线正式建成。其全资子公司常州碳世纪科技有限责任公司2015年11月建设完成第一条石墨烯吨级示范生产线。

第四项重大突破革命性传感技术—石墨烯表面波探测技术,技术具有超高的灵敏度和超快的响应速度的优势,在气态、液态、固态方面都有应用场景,可以提高探测技术在科技、医疗、安防等行业中的应用效果,甚至帮助特殊人群完成“不可能完成的任务”,比如让聋哑人群实现“说话”的能力。此项技术也可用于病毒、细菌等生物检测、细胞探测等生物研究领域,其灵敏度、响应速度、探测深度等指标远高于现有的SPR(表面离子体共振技术)。

从不向失败低头,坚持用技术帮助别人

十余年时间, 自石墨烯被学界发现以来,在能源相关领域,如储能、超导、节能、污染物排放治理、空气净化等方面,均出现石墨烯应用。尽管如此,石墨烯质疑声也是不断的,尤其是行业内出现的借石墨烯概念打幌子炒作的企业,造成了行业乱象。闫立群表示:“一个新材料的诞生,不可避免的有这种情况出现,这才能够推动进步,而作为一家企业,不盲目跟风,坚持做自己才是最正确的。”十余年时间里,闫立群带领碳世纪经历过了很多失败和挫折,但每次都是咬牙坚持,不断前行。

作为一家技術型企业,碳世纪最薄弱的环节是营销环节。技术有了,产品生产出来了,但要销售出去,还是要有诸多环节的。只有销售出去,才能够给企业带来更好的效益。很长一段时间里,碳世纪在技术研发、产品生产及营销都是由自己来完成,这就造成了营销队伍缺乏,后劲不足。

“碳威”产品就是其中一例,相关资料显示,2013年人们便发现了石墨烯作为润滑剂的性能。美国阿贡国家实验室发现,单层碳原子材料有超强的抗磨能力,可持续超过6500个磨损周期,与1000层传统石墨制成的润滑油相比,提高了6.5倍。同年,碳世纪技术团队成功研制了石墨烯发动机油节能改进剂碳威,并开始了对不同种类的小型车、大型车、汽油发动机、柴油发动机进行汽车试验。试验选定7辆小轿车、3辆中型车和14辆重载卡车进行实际道路测试,历时1年半共计99万公里行驶里程。试验表明:实测中所有车辆动力性能均有提升,汽车节油量可达10%,机油在汽车发动机轴瓦摩擦副表面形成一层保护膜,降低了摩擦系数。

该产品发布后,引发了两个问题出现,一是后续营销和渠道代理等问题并没有在发布之前完全准备好,导致营销进度缓慢。二是引发了部分行业外公司效仿,鱼目混珠的“同类产品”在市场中出现也在一定程度上影响了碳威的销售。

另一款产品是首款石墨烯空气净化器烯净,该产品在2小时内对甲醛的吸附率高达97%以上。烯净遇到的问题和碳威基本一致,在营销环节缺乏整体统筹,导致产品问世之后营销后劲不足。碳世纪这两款产品均输在了营销的快上,而创业都讲求“天下武功,唯快不破”。

自此,碳世纪逐步改变策略,并强化企业技术输出这一定位,寻求与擅长营销的企业、下游应用企业合作。2019年,碳世纪的石墨烯高清燃油项目已正式运营。至今已运行近一年时间,这一项目在技术层面是基于石墨烯载体的催化效果。仅使用相对简易、轻便的装置,施以石墨烯催化剂载体催化技术,即可对成品油二次加工,并可同时提高燃油的标号和热值,在国家能源大战略和节能减排的大背景下,该项技术产出的降低硫含量、提高燃油热值符合国家对成品油的环保标准。在合作层面,也实现了技术企业和下游应用及营销企业的合作共赢,目前销售额已达上亿元。

与碳世纪团队交谈的一天时间里,就像是如沐春风,时刻都能感受到碳世纪团队的满满信心,能够感受到他们在做一项惊人的大事。近年来,碳世纪在高端生物医药领域、电子信息、航天等领域以及改性塑料、电池等民众日常生活领域均展开石墨烯应用研究和研发。

闫立群称,做企业难,做石墨烯企业更难,做一个真正的石墨烯企业难上加难。而科技企业就是要做没人做过的事,同时要做到真正的帮助别人,运用知识、运用技术来帮助别人,让石墨烯技术改变人们的生活。

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